近日，我國首例抗熱應(yīng)激-基因編輯克隆牛在廣西來賓綠健牧業(yè)有限公司誕生，標(biāo)志著我國畜禽基因精準(zhǔn)編輯技術(shù)達到了國際先進水平，為良種耐熱牛培育提供了高效關(guān)鍵技術(shù)。該項成果是由廣西大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院石德順教授和韋英明教授組織協(xié)調(diào)，韋精衛(wèi)副教授和張瑞門助理教授具體負(fù)責(zé)完成。成果采用基因精準(zhǔn)編輯技術(shù)結(jié)合體細(xì)胞克隆技術(shù)，可實現(xiàn)牛性狀的定向改良和新的種質(zhì)創(chuàng)制，是生物育種的重要關(guān)鍵技術(shù)。

抗熱應(yīng)激-基因編輯克隆牛（左一）和野生型牛（右一）

這一成果是石德順教授團隊圍繞牛生物育種為主線，以提高種質(zhì)生產(chǎn)性能為產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，開展技術(shù)攻關(guān)，是繼1999年（世界首例受精卵冷凍保存試管牛）、2005年（世界首例成年體細(xì)胞克隆水牛）、2010年（世界首例轉(zhuǎn)基因克隆水牛）、國內(nèi)首例試管水牛和胚胎細(xì)胞克隆牛等一系列代表性成果之后，在該領(lǐng)域取得的又一重大進展。

牛肉、牛奶作為全球公認(rèn)的重要動物蛋白來源，具有顯著的經(jīng)濟價值，在保障全球糧食安全和消除貧困方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。自20世紀(jì)60年代以來，全球年平均氣溫穩(wěn)步上升，有研究預(yù)計至2050及2100年，全球氣溫將分別升高約1.5和2-4攝氏度，在全球氣候變暖的趨勢下，熱應(yīng)激效應(yīng)可擾亂動物的新陳代謝和荷爾蒙平衡狀態(tài)，導(dǎo)致熱量損失增加，產(chǎn)熱減少，影響動物繁殖性能及肉、奶產(chǎn)量。如何改善熱應(yīng)激效應(yīng)對牛產(chǎn)肉、產(chǎn)奶性能的影響，培育耐熱新種質(zhì)，成為亞熱帶和熱帶地區(qū)牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究的重點方向。

前黑素小體蛋白（PMEL，Pre-melanosomalprotein 17）是一種黑色素瘤特異性糖蛋白，前黑素小體蛋白是調(diào)控毛皮動物毛色的主要候選基因之一，其編碼的蛋白分子質(zhì)量為70KD，由668個氨基酸構(gòu)成，只在皮膚黑色素細(xì)胞、眼色素層黑素細(xì)胞、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中進行表達。研究團隊發(fā)現(xiàn)在PMEL蛋白的信號肽區(qū)就發(fā)生亮氨酸缺失（p.Leu18del，CTT 3堿基刪除）的純合子或雜合子突變均導(dǎo)致深色被毛顏色變淺，皮膚上色素沉著降低，降低牛深色毛發(fā)及皮膚對于環(huán)境溫度和熱量的吸收，改善奶牛的高溫耐受性。

研究團隊基于PMEL基因在色素沉著與深色毛發(fā)顏色上的調(diào)控作用，對荷斯坦奶牛的PMEL基因信號肽區(qū)進行精準(zhǔn)基因編輯，并建立了PMEL基因亮氨酸雙等位缺失（p.Leu18del，CTT 3堿基刪除）單克隆細(xì)胞系（PMEL^-/-），并以此細(xì)胞系為供體進行體細(xì)胞核移植，合作生產(chǎn)了PMEL基因編輯克隆胚胎（圖2,3），移植至13頭受體奶牛體內(nèi)，胚胎移植60天后，經(jīng)孕檢有6頭妊娠（46.2%）。

PMEL基因編輯牛培育流程

PMEL基因編輯克隆囊胚生產(chǎn)

2026年1月27日，研究團隊成功培育出國內(nèi)首例健康的抗熱應(yīng)激-基因編輯克隆牛，該PMEL基因編輯克隆牛犢深色毛發(fā)突變?yōu)槊黠@的淺灰色。這一研究成果為我國培育耐熱牛品種的建立提供了新技術(shù)、新路徑、新材料。

本研究得到國家重點研發(fā)計劃、廣西科技重大專項、廣西重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的聯(lián)合資助。

石德順教授研究團隊

圖文丨張瑞門、韋精衛(wèi)

編輯丨馬朝陽

一審一校丨張瑞門

二審二校丨李輝

三審三校丨蔣欽楊